Nghiên cứu thực nghiệm giải pháp làm mát không khí dựa vào chu trình bay hơi nước trong điều kiện thời tiết thực

Dựa vào kết quả thực nghiệm trong phòng thí nghiệm của đề tài luận văn “nghiên cứu thực nghiệm giải pháp làm mát không khí dựa trên hiệu ứng bay hơi nước trong điều kiện phòng thí nghiệm

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BẤCH KHOA - ĐHQG - HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Quốc Ý

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Tường Long

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS Huỳnh Thị Minh Thư

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Đảch Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 15 tháng 07 năm

2016

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 PGS TS Trương Tích Thiện

2 TS Nguyễn Tường Long

3 TS Huỳnh Thị Minh Thư

4 TS Trương Quang Tri

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHl NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG DẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 13/08/1988 Nơi sinh: Bình Định

TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu thục nghiệm giải pháp làm mát không khí dựa vào chu trình bay hơi

nước trong điều kiện thời tiết thực

I NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Nhiêm vu: Nghiên cứu thực nghiệm giải pháp làm mát không khí dựa vào chu trình bay hơi nước

trong điều kiện thời tiết thực

+ Tổng quan về nguyên lý làm mát dựa vào chu trình bay hơi nuớc

+ Thí nghiệm trên mô hình nhà cấp bốn và nhà cấp bốn (Phòng Thí Nghiệm Cơ Lưu Chất) trong

điều kiện thời tiết

+ Phân tích, xử lý số liệu thu được

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/01/2016

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/03/2016

IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Nguyễn Quốc Ý

TRƯỞNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS Huỳnh Quang Linh

LỜI CẢM ƠN

Qua luận văn tốt nghiệp này em xỉn chãn thành cảm ơn các thầy cô công tác tại trường Đại Học Bách Khoa thành phổ Hồ Chi Minh đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập tại trường Đặc biệt là các thầy cô trong Khoa Khoa Học ửng Dụng, bộ môn Cơ

Kỹ Thuật đã truyền đạt cho em những kiến thức và kinh nghiệm quỷ báu, giúp em có được nền tảng kiến thức vững chẳc

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sẳc và chân thành đến TS Nguyễn Quốc Ý đã dành nhiều thời gian, tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Em cũng xin gởi lời cảm ơn và tri ân đến:

Quỷ Thầy Cô bên bộ môn Cơ lưu chất, Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Đại học Bách Khoa TP.HCM đã tận tình truyền đạt kiến thức cũng như chia sẻ những kinh nghiệm quỷ báu cho em trong suốt quá trình thực tập và làm luận văn

Phòng đào tạo sau đại học đã tận tình giải đáp các vấn đề liên quan tớỉ học vụ cũng như hỗ trợ về mặt hành chính

Bên cạnh đó, em xỉn chân thành cảm ơn Th.s Đặng Ngọc Thiện Hảo, các sinh viên Trần Quang Huy, Trình Quang Lộc, Nguyễn Ngọc Hảo, Nguyễn Vũ Đức Minh đã hỗ trợ về chuyên môn cũng như giúp đỡ trong quả trình thực hiện luận vãn

Cuối cùng, con xin gửi đến gia đình, người thân lỏng biết ơn sâu sẳc nhất Gia đình luôn

là chỗ dựa vững chẳc cho con trong suốt cuộc đời

Xin chân thành cảm cm !

Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 6 năm 2016

Lê Thanh Thuận

TÓM TẮT

Trong điều kiện khí hậu nóng như ở nước ta, việc sử dụng quạt điện hay máy điều hòa là điều tất yếu và gần như hoạt động hết công suất khi có người ở trong nhà Thậm chí, các ngôi nhà ở nông thôn hiện nay cũng phải nhờ đến việc điều hòa không khí bằng quạt hay máy lạnh khi mật độ xây dựng ở khu vực này ngày càng cao và lượng cây xanh giảm dần Các giải pháp thông gió tự nhiên khi được tính toán hợp lí và được đưa vào thiết kế nhà ở hay được dùng để cải tạo các nhà ở hiện tại, không khí trong không gian sống và làm việc có thể được đảm bảo ở mức chấp nhận được khi không sử dụng quạt điện hay máy điều hòa hay sử dụng ít hơn Điều này không những góp phần tiết kiệm điện năng lượng mà còn góp phần ổn định năng suất lao động, sự an toàn và sức khỏe cho người ở Dựa vào kết quả thực nghiệm trong phòng thí nghiệm của đề tài luận văn “nghiên cứu thực nghiệm giải pháp làm mát không khí dựa trên hiệu ứng bay hơi nước trong điều kiện phòng thí nghiệm” của học viên Đặng Ngọc Thiện Hảo (chuyên ngành Cơ Kỹ Thuật- khóa 2013) Bài luận văn này trình bày “nghiên cứu thực nghiệm giải pháp làm mát không khí dựa trên hiệu ứng bay hơi nước trong điều kiện thời tiết thực”

Bài luận văn trình bày kết quả thực nghiệm của một phương pháp tự nhiên để làm mát không khí dựa vào chu trình bay hơi - làm mát gián tiếp Mô hình làm mát với kích thước (dài

X cao X rộng) bằng 1,41 lm X 0,5m X 1.5m, gồm 6 ống dẫn khí bằng nhôm mỏng nối thông với nhau và được bọc lớp vải xung quanh để làm ướt Bề mặt trong của ống dẫn khí tạo thành kênh khô Bề mặt ngoài bọc vải thấm nước được quạt công nghiệp đẩy khí vào tạo thành kênh ướt Đầu vào kênh khô gắn quạt ly tâm có đường kính 150 mm, công suất 330W (theo nhà sản xuất) để thổi không khí từ bên ngoài vào chạy dọc theo ống dẫn khí Quạt ly tâm này được điều khiển bởi fan control hay biến tần để điều chỉnh lưu lượng theo mong muốn Đầu ra kênh khô

có đường kính 90mm Không khí ở đầu này sẽ được đưa vào không gian cần làm mát là mô hình nhà cấp bốn và nhà cấp bốn (PTN Cơ Lưu Chất) Sử dụng cảm biến để đo chênh lệch nhiệt

độ, độ ẩm bên ngoài và bên trong không gian cần làm mát

Ket quả thí nghiệm cho thấy, mô hình có thể làm không khí giảm 5 - 6°c so với nhiệt độ đầu vào, trong khi độ ẩm (tuyệt đối) không tăng Ngoài ra Không khí được làm mát đáp ứng được mức tiện nghi nhiệt khá tốt, có thể làm giảm nhiệt độ môi trường đến vùng tiện nghi nhiệt

về nhiệt độ và không làm độ ẩm tương đối của không khí ở đầu ra vượt quá vùng tiện nghi nhiệt

về độ ẩm

ABSTRACT

Vietnam urban citizens get used to using fan or aừ - conditioner when they are at home

or office because of hot climates But nowadays, rural individuals have to equip these equipment for theừ house due to the lack of umbrage, what resulted by development of industry This will contribute to exacerbate the energy crisis and global warming So a cooling system saving energy is necessary Based on the thesis “An experiment on a evaporative cooling system conducted in laboratory condition” by Dang Ngoc Thien Hao (Master of Mechanics Engineering - class 2013), this thesis presents the experimental result of an indirect cooling system working in natural envnonment

The model consists of six aluminum tube which used for conveying aừ through a rectangle box with dimension 1,411m X 0,5m X 1.5m These tubes were interconnected together and wrapped by fabric for the purpose of making the wet and dry channel A 330W centrifugal fan was placed at the inlet The diameter of outlet is 90 mm The cooled aừ was transported to two locations: four - levels house model and fluid mechanics laboratory

The experimental result showed that the model can reduce aừ temperature to 5-6°C, compared with the envnonmental one, without raising the absolute humidity In addition, the cooled aừ satisfied the thermal comfort conditions

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, thông tin, tài liệu trích dẫn đuợc sử dụng trong quá trình nghiên cứu là trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và tuân thủ đúng nguyên tắc trình bày trong luận văn Thạc sĩ

Người thực hiện

Lê Thanh Thuận

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH - BẢNG BIÊU 3

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN 5

1.2 TÔNG QUAN 7

1.2.1 Giải pháp làm mát bay hơi trực tiếp 7

1.2.2 Giải pháp làm mát bay hơi gián tiếp 10

1.2.3 Giải pháp kết hợp phương pháp làm mát bay hơi trực tiếp và phương pháp bay hơi gián tiếp 14

1.2.4 Tính cấp thiết của đề tài ở Việt Nam 16

1.3 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 17

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 18

2.1 TÓM TẮT KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM GIẢI PHÁP LÀM MÁT BAY HƠI NƯỚC TRONG ĐIỀU KIỆN PHÒNG THÍ NGHIỆM 18

2.1.1 Mô hình làm mát theo phương pháp làm mát bay hơi trực tiếp (hình 2.1) 19

2.1.2 Mô hình làm mát theo phương pháp làm mát bay hơi gián tiếp (hình 2.2) 20

2.2 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 21

2.3 KỊCH BẢN THÍ NGHIỆM 26

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 27

3.1 Thực nghiệm ttên mô hình nhà cấp 4 27

3.1.1 Ví dụ về số liệu đo trong 1 ngày 27

3.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm đầu vào đến hiệu quả làm mát 31

3.2 Giải pháp làm mát hoàn chỉnh 35

3.3 Thực nghiệm ttên nhà cấp 4 (Phòng thí nghiệm Cơ Lưu Chất) 36

3.3.1 Ví dụ về số liệu đo trong 1 ngày 36

3.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm đầu vào đến hiệu quả làm mát 38

3.4 Phân tích, đánh giá hiệu quả của giải pháp làm mát 39

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 42

4.1 Kết luận 42

4.2 Hạn chế và hướng phát triển 42

4.2.1 Hạn chế 42

4.2.2 Hướng phát triển 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

PHỤ LỤC 1: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO GIẢI PHÁP LÀM MÁT PHÙ HỢP ĐÊ THỰC NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH NHÀ THU NHỎ 45

PHỤ LỤC 2: KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KIẾN TRÚC VÀ KẾT CẤU NHÀ ĐÊ LỰA CHỌN NHÀ CẤP 4 PHÙ HỢP 55

PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ THựC NGHIỆM MÔ HÌNH LÀM MÁT THEO NGÀY VÀ THEO NHIỆT ĐỘ ĐỘ ẦM ĐẦU VÀO 68

PHỤ LỤC 4: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH LÀM MÁT HOÀN CHỈNH 103

PHỤ LỤC 5: BÀI BÁO KHOA HỌC 108

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 109

DANH MỤC HÌNH ẢNH - BẢNG BIỂU

Hình 1.1- Nhiệt hóa hơi từ đất ố

Hình 1.2- Nguyên lý của phương pháp làm mát bay hơi trực tiếp 7

Hình 1.3- Nguyên lý của phương pháp làm mát bay hơi giản tiếp 7

Hình 1.4- Mô hình làm mát của Abdulrahman Th Mohammad & cộng sự 13] 9

Hình 1.5- Mô hình làm mát của Jiang He và Akỉra Hoyano [6] 10

Hình 1.6- Mô hình làm mát của WaleedA Abdel-Fadeel & M Attalla [7].ỈO Hình 1.7- Mô hình hệ thống làm mát của Chan & cộng sự [10] 11

Hình 1 8- Ông dẫn khí làm bằng sứ ịhĩnh trái) và mô hĩnh thực ịhĩnh phải) trong thí nghiệm của E Velasco Gomez & các đồng sự [11] 12

Hình 1.10- Mô hình làm mát của Rabah Boukhanouf & cộng sự [12] 13

Hình 1.10- Mô hình làm mát của M Jradi và s Riffat [13] 13

Hình 1.11- Mô hình của đề tài Vườn ươm 14

Hình 1 12 - Mô hình làm mát của Ts.Kongre [14] 15

Hình 1 13 - Mô hĩnh hệ thống làm mát của Gasshem &cộngsự [15] 16

Hình 2 1 - Mô hình làm mát dựa vào chu trình bay hơi - làm mát trực tiếp 19 Hình 2 2 -Mô hình làm mát theo phương pháp làm mát bay hơi giản tiếp 20

Hình 2 3 - Mô hình thí nghiêm giải pháp làm mát bay hơi giản tiếp 21

Hình 2 4 - Sơ đồ nguyên lý mô hình nhà cấp 4 tích hợp mô hình làm mát và gắn cảm biến tại các vị trí 1, 2, 3, 4, 5 24

Hình 2 5 - Mô hình thực nhà cap 4 gan hệ thong làm mát 24

Hình 2 6 - Sơ đồ nguyên lỷ PTN Cơ lưu Chat tích hợp mô hình làm mát và gan cảm biến tại các vị trí 1, 2, 3 25

Hình 2 7 - Mô hình thực gắn hệ thong làm mát và cảm biến 25

Hình 2 8 — Qui trình thí nghiệm 26

Hình 3.1- Đồ thị T và RH theo thời gian trường hợp không có giải pháp làm mát ngày 1/4/2016 28

Hình 3.2- Đồ thị T và RH theo thời gian trường hợp có giải pháp làm mát

(không sử dụng quạt công nghiệp) ngày 6/4/2016 29

Hình 3.3- Đồ thị T và RH theo thời gian trường hợp có giải pháp làm mát

(không sử dụng quạt công nghiệp) ngày 6/4/2016 30

Hình 3.4- Đồ thị T và RH theo thời gian trường hợp có giải pháp làm mát (sử dụng quạt

công nghiệp) ngày 14/4/2016 30

Hình 3.5- Đồ thị Tra theo Tyào trương hợp khong co gưn phap, co gưn phap

(không sử dụng quạt công nghiệp) và có giải pháp (sử dụng quạt công nghiệp) 31

Hình 3.6- Đo thị RHra theo T V ào trường hợp không có giải pháp, có giải pháp

(không sử dụng quạt công nghiệp) và có giải pháp (sử dụng quạt công nghiệp) 32

Hình 3.7- Đo thị Tra theo RHvào trương hợp khong co gưn phap, co gưn phap

(không sử dụng quạt công nghiệp) và có giải pháp (sử dụng quạt công nghiệp) 33

Hình 3.8- Đo thị RHra theo RHvào trường hợp không có giải pháp, có giải pháp

(không sử dụng quạt công nghiệp) và có giải pháp (sử dụng quạt công nghiệp) 33

Hình 3.9- Đồ thị Tra và RHra theo Tvào trường hợp Q = 10 l/s và Q = 30l/s

34

Hình 3 10 - Đồ thị Tra và RHra theo RHvào trường hợp Q = 10 l/s và Q = 30l/s

34

Hình 3.11- Mô hình làm mát hoàn chỉnh 35 Hình 3.12- Đo thị T và RH theo thời gian trường hợp không có giải pháp làm mát ngày

14/5/2016 37

Hình 3.13- Đồ thị T và RH theo thời gian trường hợp không có giải pháp làm mát ngày

17/5/2016 37

Hình 3 14 - Đồ thị Tra và RHra theo Tvăo trường hợp không có giải pháp và có giải pháp

(sử dụng quạt công nghiệp) 38

Hình 3.15- Đồ thị Tra và RHra theo RHvào trường hợp không có giải pháp và

có giải pháp (sử dụng quạt công nghiệp) 39

Hình 3 16 - Đảnh giả tiện nghi nhiệt của không khí qua mô hình làm mát AO

Hình 3.17- Hiệu quả làm mát giữa mô hình với máy lạnh Toshiba đang sử dụng

tại PTN Cơ Lưu Chất 41

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN

Trong điều kiện khí hậu nóng như ở nước ta, việc sử dụng quạt điện hay máy điều hòa là điều tất yếu và gần như hoạt động hết công suất khi có người ở trong nhà Thậm chí, các ngôi nhà ở nông thôn hiện nay cũng phải nhờ đến việc điều hòa không khí bằng quạt hay máy lạnh khi mật

độ xây dựng ở khu vực này ngày càng cao và lượng cây xanh giảm dần

Với xu hướng tiết kiệm năng lượng và đảm bảo chất lượng không khí các biện pháp thông gió

tự nhiên đang được nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm và tìm cách ứng dụng ngày càng nhiều cho nhà ở, các công trình xây dựng

Các giải pháp thông gió tự nhiên khi được tính toán hợp lí và được đưa vào thiết kế nhà ở hay được dùng để cải tạo các nhà ở hiện tại, không khí trong không gian sống và làm việc có thể được đảm bảo ở mức chấp nhận được khi không sử dụng quạt điện hay máy điều hòa hay sử dụng ít hơn Điều này không những góp phần tiết kiệm điện năng lượng mà còn góp phần ổn định năng suất lao động, sự an toàn và sức khỏe cho người ở Vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu thực nghiệm giải pháp làm mát không khí dựa trên hiệu úng bay hơi nước trong điều kiện thời tiết thực"

được thực hiện để đáp ứng nhu cầu trên

1.1.2 GIẢI PHÁP

Đề tài nghiên cứu dựa vào quá trình thoát hơi nước của thực vật và bay hơi nước của đất dẫn đến làm mát không khí khi có bức xạ mặt trời (hình 1.1) Không khí xung quanh được làm mát nhờ nhiệt hoá hơi để chuyển hoá nước từ thể lỏng sang thể hơi được lấy từ nhiệt bức xạ mặt trời, nhiệt bên trong thực vật, đất hay từ không khí

Hình 1.1- Nhiệt hỏa hơi từ đất Nguồn:www2.southeastem.edu/orgs/pbrpflessons/definitìons/transpỉration.htmỉ [1]

Giải pháp làm mát bay hơi có thể chia thành hai loại chính:

> Phương pháp làm mát - bay hơi trực tiếp

Nguyên lý của phương pháp làm mát-bay hơi trực tiếp (hình 1.2): quá trình làm mát diễn

ra trong kênh dẫn khí Bề mặt vật liệu được làm ướt, thấm đều và được làm bay hơi nước nhờ không khí từ môi trường di chuyển qua bề mặt, từ đó không khí tiếp xúc trực tiếp với hơi nước

sẽ được làm mát nhưng đồng thời độ ẩm tuyệt đối cũng sẽ tăng

Một sổ yếu tổ ảnh hưởng đến hiệu quả làm mát của phương pháp làm mát này là vận tốc dòng khí di chuyển trong kênh, chiều cao và bề rộng của kênh dẫn khí cũng như độ rỗng của vật liệu được sử dụng

> Phương pháp làm mát - bay hơi gián tỉếp

Nguyên lý của phương pháp làm mát - bay hơi gián tiếp (hình 1.3): không khí từ môi trường đưa vào không gian cần làm mát di chuyển qua bề mặt khô (kênh khô) Một luồng không khí dỉ chuyển qua bề mặt ướt (kênh ướt) làm bay hơi nước trên bề mặt vật liệu, từ đó làm giảm nhiệt độ bề mặt, khỉ nhiệt độ trên bề mặt ướt giảm sẽ làm giảm nhiệt độ bề mặt khô, từ đỏ làm giảm nhiệt độ không khí dỉ chuyển qua bề mặt khô để cung cấp cho không gian làm mát Vối phương pháp này thì không khí di chuyển qua bề mặt khô của mô hình được làm mảt nhưng độ

ẩm tuyệt đối không tăng do không tiếp xúc trực tiếp với hơi nước

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm mát của phương pháp làm mát làm mát bay hơi gián tiếp là vận tốc dòng khí di chuyển trong hai kênh, các kích thước của kênh dẫn khí về chiều dài, chiều cao và bề rộng cũng như loại vật liệu được sử dụng

Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về giải pháp làm mát không khí cho nhà ở bằng các giải pháp liên quan đến bay hơi làm mát trực tiếp, bay hơi làm mát gián tiếp và kết hợp cả hai giải pháp được nói trên, cụ thể:

1.2.1 Giải pháp làm mát bay hoi trực tiếp

Một số nghiên cứu về giải pháp làm mát cho nhà ở bằng biện pháp bay hơi làm mát trực tiếp [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8] Nghiên cứu về hiệu quả làm mát của mô hình áp dụng giải pháp làm mát bay hơi trực tiếp [2, 3, 4, 5, 6], s s Kachhwaha & Suhas Prabhakar [2] đã xây dựng mô hình làm mát dựa vào nguyên lý bay hơi trực tiếp có thể áp dụng cho các ngôi nhà ở Ân Độ Mô hình bao gồm quạt hút, tấm làm mát và hệ thống bơm nước Nước sẽ được tuần hoàn cung cấp cho hệ thống nhằm tăng hiệu quả làm mát của hệ thống (bài báo cho biết nhiệt độ nước lúc đầu là gần bằng nhiệt độ bầu khô của môi trường nhưng sau khi tuần hoàn qua hệ thống thì nhiệt độ nước giảm đến gần nhiệt độ bầu ướt) Kết quả cho thấy hệ thống với kích thước 61 cm X 61 cm X 10.2cm có thể giảm được khoảng 4°c trong những ngày nóng Nghiên cứu của Abdulrahman Th

Hình 1 2 - Nguyên lý của phương

pháp làm mát bay hơi trực tiếp

Hình 1.3- Nguyên lý của phương pháp làm mát bay hơi gián tiếp Khí đá Aurựchrn nốt

Khi đi qm btiiiì: u-i lK-

|' XK tn r tlíp '.A tui Iirửi

Kb.’tl ỉ khi đui ito ìb."Hí £K Ulãm lĩrâl

MwnE tHT ’ra bur Hập bri ĨWTT

Mohammad & cộng sự [3] về hệ thống làm mát tại khu vực có khí hậu nóng ẩm (Kualar Lumpur)

Mô hình gồm quạt gió, tấm làm mát bằng cenlulo và hệ thống máy bom nước như hình 1.4 Kết quả đo đạc cho thấy mô hình với kích thước 80cm X 80cm X 80cm có thể đạt được độ giảm nhiệt độ tối đa là 7.6 °C nhưng độ ẩm tương đối là 42.5% và độ giảm nhiệt độ tối thiểu là 2.l°c tại độ ẩm tương đối là 81.1% A.s Cherif và các cộng sự [4] đã sử dụng cả phương pháp thực nghiêm và phương pháp số để nghiên cứu ảnh hưởng của dòng nhiệt lên kênh dẫn khí được đặt thẳng đứng Mô hình thực nghiêm bao gồm một kênh hình chữ nhật đứng, được làm từ hai tấm thép không gỉ và hai tấm kính đặt song song với nhau có cùng kích thước là 50cm X 5cm X 2cm, ngoài ra còn có hệ thống cấp nhiệt và cấp nước Nước chạy dọc theo thành ống từ trên xuống Không khí đi qua ống dẫn khí được thổi từ dưới lên nhờ quạt ly tâm, không khí tiếp xúc với hơi nước sẽ được làm mát Kết quả thí nghiệm cho thấy hệ thống có thể làm giảm đến 4°c nhưng nước trong hệ thống không được tái sử dụng Trong nghiên cứu của Wei Chen [5], Ông gắn một tấm vật liệu rỗng được bọc cách nhiệt bốn cạnh lên tường của một tòa nhà Mặt ngoài của tấm vật liệu tiếp xúc trực tiếp với khí trời Mặt trong tiếp xúc với không khí trong phòng và được làm ướt Kết quả thí nghiệm cho thấy vận tốc, độ ẩm không khí và bề dày của tấm vật liệu ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả làm mát Tuy nhiên bài báo chỉ mới nói đến tác dụng làm mát của vật liệu rỗng nhờ vào hiện tượng bay hơi nước chứ chưa xây dựng nên một mô hình hoàn chỉnh Nghiên cứu của Jiang He và Akữa Hoyano [6] đã tiến hành thực nghiệm để tạo ra một bức tường

có khả năng làm mát không khí dựa vào phương pháp làm mát - bay hơi trực tiếp (hình 1.5) Bức tường được tạo nên từ lớp gạch bằng sứ có độ rỗng nhỏ và có khả năng mao dẫn giúp cho nước thấm đều dọc theo bề mặt vật liệu mà không chảy thành dòng Không khí từ môi trường di chuyển qua bề mặt ướt này sẽ được làm mát Kết quả thí nghiệm cho thấy không khí được làm mát sau khỉ đi qua bức tường gạch bằng sứ nỏỉ trên có thể được duy trì ở nhiệt độ bầu ướt của nhiệt độ không khí bên ngoài

Hình 1.2 - Mô hình ỉàm mát của Abduỉrahman Th, Mohammad & cộng sự [3]

Ngoài ra, nghiên cứu về hiệu quả của vật liệu làm mát dựa vào giải pháp bay hơi làm mát trực tiếp [7, 8] cũng được thực hiện Waleed A Abdel-Fadeel & M Attalla [7] đã thực nghiệm để so sảnh khả năng làm mát giữa hai vật liệu là sợi cọ và rơm (rạ) khô Mô hình làm mát như trên Hình 1.6 Hệ thống bao gồm một quạt hút, hút không khí qua bộ phận làm mát vào nhà Bộ phận làm mát là các sợi cọ hoặc rơm (rạ) khô làm thành tấm được làm ướt bởi một máy bơm Kết quả thí nghiệm cho thấy ở kích thước và khối lượng vật liệu làm mát tối ưa thì nhiệt

độ đầu ra là như nhau nhưng khả năng làm mát của sợi cọ cao hơn rơm (rạ) khô ở nhiệt độ môi trường trong khoảng 32-38°C, độ ẩm tương đối cũng tháp hơn rơm (rạ) trung bình khoảng 13% Nghiên cứu của Abdollah Malỉi & cộng sụ [8], nhóm tác giả kiểm Ưa khả năng làm mát của hai loại tấm làm mát làm bằng cenlulo (5090 và 7090) Một mô hình thực nghiệm gồm một quạt ly tâm, hệ thống cấp thoát nước, hệ thống lưới tổ ong nhằm làm cho dòng khí ổn định và các tấm làm mát có kích thước 0,5m X 0,5m Thí nghiệm tiến hành với 3 loại bề dày khác nhau của tấm

là 75mm, lOOmm và 150mm Kết quả

cho thấy hiệu quả làm mát tăng khi vận tốc dòng khí tăng và bề dày của 2 tấm tăng lên Tuy nhiên nếu sử dụng vật liệu ở hai nghiêm cứu [7, 8] để làm vật liệu làm mát ở nước ta sẽ gặp nhiều khó khăn trong nguồn cung cũng như giá thành

Như vậy từ các nghiên cứu trên, cho thấy hiệu quả làm mát của mô hình phụ thuộc vào vận tốc dòng khí, bề dày vật liệu và một trong những yếu tố quan trọng nhất là độ ẩm không khí

Để khắc phục nhược điểm quan trọng này, nhiều nghiên cứu đã áp dụng giải pháp làm mát bay hơi gián tiếp Các nghiên cứu này sẽ được trình bày cụ thể ở phần tiếp theo (mục 1.2.2)

1.2.2 Giải pháp làm mát bay hoi gián tiếp

Giải pháp làm mát cho nhà ở bằng biện pháp bay hơi làm mát gián tiếp cũng được nghiên cứu rất nhiều [9, 10, 11, 12, 13], M Shariaty-Niassar & N Gilani [9], Tác giả đã sử dụng phần mềm CFD để đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm đầu vào đến hiệu quả của hệ thống làm mát Ket quả mô phỏng của CFD cho thấy với độ ẩm không khí không quá 70% thì không khí được làm mát qua hệ thống làm mát gián tiếp đạt điều kiện cảm ứng nhiệt (cảm giác thể hiện sự thỏa mãn với môi trường nhiệt và được quyết định bởi đánh giá chủ quan của con người) Tuy nhiên đây chỉ là kết quả dựa trên lý thuyết chứ chưa có kiểm định thực tế Nghiên cứu thực nghiệm của Chan el al [10] Hệ thống bao gồm một kênh dẫn khí nóng, một bên dẫn khí mát Tấm

Hình 1.3 - Mỗ hình làm mát của Jiang

He và Akira Hoy ano [6]

Hình 1.4- Mô hình làm mát của Waleed A Abdel-Fadeel & M Attalla [7]

truyền nhiệt được làm từ nhôm sơn đen với kích thước cao 2m, rộng lm và dày 0.00 lm, trên tấm truyền nhiệt đục các lỗ tròn d= 1.2mm và khoảng cách giữa các lỗ là 12mm theo hình tam giác Quạt được sử dụng ở cả hai đầu kênh để hút khí nống trong kênh bên ngoài thổi ra ngoài trời và

để hút khí mảt cấp vào phòng (hình 1.7) Khí đỉ vào hai kênh được lấy từ bên ngoài và khí hồi lưu trong phòng Một bức tường làm bằng vật liệu rỗng ngăn cách hai kênh Khí đi qua kênh 1 được gia nhiệt bởi mặt trời làm bay hơi nước ở bề mặt vật liệu rỗng, làm giảm nhiệt độ bề mặt vật liệu Nhiệt của khí di chuyển trong kênh 2 được truyền vào trong tấm vật liệu và sẽ được làm mát Hệ thống này không làm tăng độ ẩm nên thích hợp cho khí hậu nóng ẩm tuy nhiên hệ thống thí nghiệm cao 2m mà chỉ làm giảm được l°c Một nghiên cứu thục nghiêm khác của E Velasco Gomez & đồng sự [ 11 ], hệ thống làm mát gián tiếp được tạo nên từ các ổng dẫn khí làm bằng vật liệu sứ (hình 1.8) Các ống sứ được đặt lên tấm phẳng để cố định Khí từ môi trường qua các ống sử thực hiện trao đổi nhiệt Kết quả thí nghiệm cho thấy hệ thống cỏ thề làm giảm tối đa 8°c với trường hợp nhiệt độ không khí lên đến 43°c và độ ẩm tương đối là 71% Hệ thống này chủ yếu phục vụ cho vùng khí hậu cố nhiệt độ và độ ẩm cao

Hình 1.5 - Mô hình hệ thống làm mát của Chan & cộng sự [10]

Hình 1.6- Óng dẫn khí làm bằng sứ (hình trái) và mô hình thực (hình phải) trong thí

nghiệm của E Velasco Gomez & các đồng sự [11]

Rabah Boukhanouf & cộng sự [12] đã kết hợp mô phỏng và thục nghiệm về một hệ thống làm mát dựa vào phương pháp làm mát - bay hơi gián tiếp (hình 1.9) Hệ thống hoạt động hiệu quả khi nhiệt độ không khí đầu vào từ 30-35°C và độ ẩm tương đối từ 35% đến 55%, vận tốc gió nhỏ hơn 2m/s hệ thống có thể làm giảm gần 8°c Kết quả giữa mô phỏng và thực tế có sai số là 0,01°C Tuy nhiên kết quả này chỉ áp dụng cho khí hậu khô và nỗng M Jradi và s Riffat [13] cũng kết hợp phương pháp số và thục nghiệm để nghiên cứu về một hệ thống làm mảt không khí bằng phương pháp bay hơi gián tiếp cố sử dụng nhiệt độ bầu ướt và nhiệt độ đọng sương làm mát không khí (hình 1.10) Kết quả cho thấy độ giảm nhiệt độ của hệ thống tỷ lệ thuận với nhiệt độ không khí vào và chiều dài kênh nhưng lại tỷ lệ nghịch với vận tốc không khí

và chiều cao kênh dẫn khí Hiệu suất của hệ thống tại nhiệt độ bầu ướt (112%) cao hơn tại nhiệt

surface tàr return

Porous media

Từ các nghiên cứu trên [9, 10, 11, 12, 13], cho thấy giải pháp làm mát bay hơi gián tiếp

có thể làm giảm nhiệt độ khá cao [11,12] nhưng không làm tăng độ ẩm nên giải quết được hạn chế của phương pháp làm mát bay hơi trực tiếp, tuy nhiên giải pháp làm mát bay hơi gián tiếp phần lớn thực hiện ở ngoài nước, áp dụng cho vùng có khí hậu khô và nóng [12] Trong nước,

có rất ít những nghiên cứu về giải pháp làm mát dựa vào việc bay hơi nước Hiện nay đã có một nhóm nghiên cứu từ trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của Tiến

sĩ Nguyễn Quốc Ý đã và đang nghiên cứu các giải pháp làm mát không khí bằng giải pháp bay hơi nước

Hướng dẫn khoa học, TS Nguyễn Quốc Ý, trong năm 2013-2014 đã thực hiện đề tài Vườn ươm Thành đoàn TP Hồ CHÍ Minh: nghiên cứu mô hình thiết bị làm mát theo nguyên lý bay hơi - làm mát gián tiếp Mô hình gồm hai ống trụ tròn bằng nhôm được lồng vào nhau, ống bên trong được bọc vải thấm ướt, quạt gió và hệ thống cấp thoát nước Dòng khí được quạt hút

từ bên ngoài vào chạy dọc theo ống dẫn khí nằm bên trong Không khí đi đến cuối ống một phần

sẽ được lấy ra ngoài không gian làm mát, phần còn lại được hút ngược trở lại di chuyển qua bề mặt vải thấm ướt Dòng khí di chuyển trên bề mặt vải sẽ làm bay hơi nước, hấp thụ nhiệt từ nước, làm mát bề mặt ống dẫn khí bên trong và làm giảm nhiệt độ khí bên trong Ket quả thí nghiệm cho thấy hệ thống có thể giảm khoảng 4°c trong điều kiện thời tiết mùa khô ở Tp Hồ

Hình 1.8- Mỗ hình làm mát của

Rabah Boukhanouf & cộng sự [12]

Hình 1.8- Mô hình làm mát của M

Jradi và s Riff at [13]

Chí Minh Mô hình thực nghiệm và nguyên lý của nghiên cứu được thể hiện như

hình 1.11

Hình 1.9- Mồ hình của đề tài Vườn ươm

1.2.3 Giải pháp kết họp phuong pháp làm mát bay hoi trực tiếp và phưong pháp bay hoi gián tiếp

Những nghiên cứu về giải pháp kết hợp phương pháp làm mát bay hơi trực tiếp và phương pháp bay hơi gián tiếp cho độ giảm nhiệt độ khá cao, tuy nhiên khi xây dựng, hệ thống này phức tạp và tốn chi phí nhiều [14, 15] Trong nghiên cứu của TS.Kongre & cộng sự [14],

đã kết hợp giải pháp làm mát bằng biện pháp bay hơi trực tiếp và gián tiếp vào cùng một hệ thống làm mát Mô hình giải pháp làm mát của họ như trong hình 1.12 Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống làm mát có thể làm giảm nhiệt độ từ 10-12°C và độ ẩm chỉ tăng khoảng 12% Tuy nhiên hệ thống này chỉ hiệu quả ở những vùng khí hậu nóng và khô

1.2.4 Tính cấp thiết của đề tài ở Việt Nam

Biến đổi khí hậu, nhiệt độ bầu khí quyển ngày càng tăng nên môi trường sống và làm việc bên trong nhà ở ngày càng nóng bức, ô nhiễm Vì vậy, nhu cầu về máy điều hòa nhiệt độ không khí sẽ tiếp tục tăng

Việc thiếu hụt năng lượng, nhất là năng lượng hóa thạch ngày càng trầm trọng dẫn đến thiếu hụt nguồn điện, bên cạnh đó việc sử dụng máy đỉều hòa nhiệt độ sẽ góp phần làm tăng việc thiếu hụt nguồn điện

Các hộ nghèo hay công nhân, người có thu nhập thấp không cố khả năng mua máy điều hòa nhiệt độ nên phải sống trong môi trường nóng bức, ngột ngạt, ô nhiễm nặng sẽ ảnh hưởng tới sức khỏe, năng sức lao động

Xuất phát từ những khó khăn trên, nhu cầu về một giải pháp làm mảt không khí Ưong nhà, thân thiện với môi trường là rất cao, góp phần tiết kiệm điện, bảo vệ sức khỏe người dân

1.3 MỤC ĐÍCH NGHIÊN cứu

Dựa vào kết quả thực nghiệm trong phòng thí nghiệm của đề tài luận văn “Nghiên cứu thực nghiệm giải pháp làm mát không khí dựa trên hiệu ứng bay hơi nước trong điều kiện phòng thí nghiêm” của học viên Đặng Ngọc Thiện Hảo (chuyên ngành Cơ Kỹ Thuật- khóa 2013) Đề

Compo flints

Pn-^rjp AJr kỵ-rt.sr fUmft'lr

Hình 1.11- Mô hình hệ thẳng làm mát của Gasshem á cộng sự [ỉ5]

tài “nghiên cứu thực nghiêm giải pháp làm mát không khí dựa trên hiệu ứng bay hơi nước trong điều kiện thời tiết thực” được thực hiện Mô hình hệ thống làm mát sẽ được lắp đặt thử nghiêm trên mô hình nhà cấp 4 thu nhỏ và nhà cấp 4 (PTN Cơ Lưu Chất - Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh) nhằm:

• Tìm ra giải pháp làm mát hiệu quả, tiết kiệm năng lượng, đảm bảo chất lượng không khí có thể thay thế giải pháp làm mát cơ khí như quạt điện, máy lạnh

• Làm mát không khí so với nhiệt độ môi trường nhưng không làm tăng độ ẩm của không khí khi hệ thống được thực nghiêm trong điều kiện thời tiết thực, phải chịu ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết như bức xạ mặt ười, nắng, mưa, gió, bão Khác với điều kiện thực nghiêm ưong phòng thí nghiệm

• Đánh giá khả năng làm mát của hệ thống ưong điều kiện thời tiết thực

CHƯƠNGII: PHƯƠNG PHÁP THựC NGHIỆM

Chương này trình bày về kết quả đã đạt được khi thực nghiệm giải pháp làm mát bay hơi

nước trong điều kiện phòng thí nghiêm của tác giả Đặng Ngọc Thiện Hảo (chuyên ngành Cơ Kỹ

Thuật- khóa 2013) Kết quả cho thấy mô hình làm mát bay hơi gián tiếp hiệu quả hơn mô hình

làm mát bay hơi trục tiếp Vì vậy, Trong Luận văn này, tôi đã lựa chọn, hiệu chỉnh mô hình làm

mát gián tiếp, xây dựng kịch bản thí nghiệm để có thể áp dụng trên mô hình nhà cấp 4 và nhà

cấp 4 (PTN Cơ Lưu Chất) cụ thể cũng như đánh giá khả năng làm mát của mô hình

Thực nghiệm được tiến hành trong thời gian dài, cho nên Tôi áp dụng mô hình làm mát

trên nhà Mô hình cấp 4 để có thể đánh giá, hiệu chỉnh hoàn thiện giải pháp dễ dàng, từ đó có thể

áp dụng mô hình làm mát lên nhà cấp 4 thực mà không ảnh hường tới sinh hoạt của người dân

2.1 TÓM TẮT KẾT QUẢ THựC NGHIỆM GIẢI PHÁP LÀM MÁT BAY HƠI

NƯỚC TRONG ĐIỀU KIỆN PHÒNG THÍ NGHIỆM

Trong đề tài luận văn “Nghiên cứu thực nghiêm giải pháp làm mát không khí dựa trên

hiệu ứng bay hơi nước trong điều kiện phòng thí nghiêm” của học viên Đặng Ngọc Thiện Hảo

(chuyên ngành Cơ Kỹ Thuật- khóa 2013) Tác giả đã thử nghiệm hai giải pháp: làm mát bay hơi

trực tiếp và làm mát bay hơi gián tiếp trong điều kiện Phòng thí nghiệm (Phòng thí nghiêm Cơ

Lưu Chất - Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh), đã đạt kết quả cụ thể như sau:

2.1.1 Mô hình làm mát theo phương pháp làm mát bay hơi trực tiếp (hình 2.1)

Hình 2.1 - Mô hình làm mứt dựa vào chu trình bay hơi - làm mát trực tiếp

Kết quả thí nghiệm cho thấy hiệu quả làm mát của mô hình làm mát phụ thuộc vào các yếu tố vật lý như nhiệt độ, độ ẩm đầu vào cũng như bề rộng kênh Trong đỏ, độ giảm nhiệt độ của không khí tăng khỉ nhiệt độ đầu vào tăng, giảm độ ẩm đầu vào cũng như giảm bề rộng kênh dẫn khí, nhưng kết quả vẫn chưa thể hiện rõ sự ảnh hưởng của vận tốc đến khả năng làm mát của mô hình Thiết bị có thể làm giảm tối đa 8,6°c so với nhiệt độ đầu vào khi kênh rộng lcm và nhiệt độ đầu vào 37°c Tuy nhiên độ ẩm ở đầu ra của thiết bị trong trường hợp này lạỉ gần 100%, không thỏa mãn cảm giác về tiện nghỉ nhiệt của con người và Mô hình sau khi hoàn thành cố kích thước và khối lượng khá lớn nên khó di chuyển

2.1.2 Mô hình làm mát theo phương pháp làm mát bay hơi gián tiếp (hình 2.2)

Khi vảo

Hê thõng cap nước T!5 ■li

a1

Ông — -—

dần

Quat hút

J

/

Hệ thỗng thoát nước

Hình 2.2 - Mô hình ỉàm mát theo phương pháp ỉàm mát bay hơi giản tiếp

Kết quả thí nghiệm cho thấy mô hình làm mát không khí dựa vào chu trình bay hơi gián tiếp hoạt động khá hiệu quả, làm giảm từ 3-5°C ở đầu ra mà độ ẩm (tuyệt đổi) không tăng Ngoài

ra không khí qua mô hình làm mát thỏa mãn cảm giác về tiện nghi nhiệt của con người Tuy nhiên mô hình làm mảt còn nhiều hạn chế như: độ bền của vật liệu làm mát, tính thẩm mỹ của

mô hình

Như vậy, kết quả của đề tài: “Nghiên cứu thực nghiệm giải pháp làm mát không khí dựa trên hiệu ứng bay hơi nước trong điều kiện phòng thí nghiệm*’, cho thấy mô hình làm mát theo phương phảp làm mát bay hơi gián tiếp hoạt động hiệu quả hơn mô hình làm mát theo phương pháp làm mát bay hơi trực tiếp Do đó, tác giả đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm giải pháp làm mát không khí dựa trên hiệu ứng bay hơi nước trong điều kiện thời tiết thực” đã sử dụng, hiệu chỉnh lại mô hình làm mát theo phương pháp làm mát bay hơi gián tiếp phù hợp để áp dụng lên

mô hình nhà cấp 4 và nhà cấp 4 (PTN Cơ Lưu Chất) cũng như đánh giá hiệu quả làm mát của giải pháp trong điều kiện thời tiết thục

2.2 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM

Mô hình làm mát với kích thước (dài X cao X rộng) bằng 1,41 lm X 0,5m X 1.5m, gồm

6 ống dẫn khí bằng nhôm mỏng nối thông với nhau và được bọc lóp vải xung quanh để làm ướt

Đề mặt trong của ổng dẫn khí tạo thành kênh khô Bề mặt ngoài bọc vải thấm nước tạo thành kênh ướt Đầu vào kênh khô gắn quạt ly tâm cỏ đường kính 150 mm, công suất 90W (theo nhà sản xuất) để thổi không khí từ bên ngoài vào chạy dọc theo ổng dẫn khí Quạt lỵ tâm này được điều khiển bởi fan control hay biến tần để điều chỉnh lưu lượng theo mong muốn Đầu ra kênh

khô cố đường kính 90mm Không khí ở đầu này sẽ được đưa vào không gian cần làm mát Sử dụng cảm biến để đo chênh lệch nhiệt độ, độ ẩm bên ngoài và bên trong không gian làm mát mô hình nhà cấp bốn hay nhà cấp 4 (PTN Cơ Lưu Chất) Sơ đồ nguyên lý của mô hình được thể hiện trên hình 2.3

Hệ cắp rneõc

1

i -

Hình 2.3 - Mô hình thí nghiệm giải pháp ỉàm mát bạy hơi giản tiếp

Quá trình làm mát diễn ra trong kênh khô Quạt ly tâm đẩy khí giúp cho sự lưu thông của không khí từ mồi trường vào trong kênh khô, điều này sẽ làm giảm nhiệt độ kênh khô do phương thức truyền nhiệt dạng dẫn nhiệt và kết quả là giảm nhiệt độ của không khí di chuyển trong kênh khô, lúc này không khí trong kênh khô được đưa vào không gian cần làm mát nhưng

độ ẩm tuyệt đối không tăng do không tiếp xúc trực tiếp với hơi nước

Khi quan tâm đến khả năng thông gió của hệ thống, thông số thường được sử dụng là ACH (Air Changes per Hour), số lần không khí trong nhà được thay thế bằng không khí bên ngoài trong một giờ [ 16]:

trong đó Q (m3/s): lưu lượng khí, ¥ \11~L y« vxxv tích nhà

Đối với mô hình nhà cấp 4 và nhà thực khi tính toán cho giá trị ACH luôn lớn hơn 3

Thiết bị đo: Đề tài sử dụng 2 thiết bị Pace Scientific XR5-SE [17] và Testo 435 [18]

để đo nhiệt độ, độ ẩm tương đối, vận tốc dòng khí với thang đo và độ phân giải cụ thể như sau:

Thiết bị Pace Scientific XR5-SE với hai cảm biến đo nhiệt độ khí và cảm biến

độ ẩm khí Đặc tính các cảm biến như sau:

ẽ

Thiết bị Testo 435 có các cảm biến dùng để đo nhiệt độ không khí, nhiệt

bức xạ, độ ẩm không khí và vận tốc (để tính lưu lượng khí) Đặc tính các cảm biến thể hiện ở bảng sau:

Đê đánh giá hiệu quả làm mát của hệ thông, hệ thông đo nhiệt độ, độ âm, vận tốc của không khí trước và sau khi qua hệ thống làm mát đã được thiết kế và phân bố hợp lý, tại mỗi vị trí đều đo hai thông số là nhiệt độ và độ ẩm tương đối Các cảm biến này được tích hợp nhờ vào hệ thống

đồ gá chắc chắn Tất cả cảm biến đều được

nối với máy tính để có thể xuất kết quả một cách liên tục cũng như tạo sự thuận lợi cho việc kiểm tra tính hợp lý của kết quả

Vị trí đo:

- Vị trí đặt cảm biến đo nhiệt độ không khí:

Đặt cảm biến đo nhiệt độ không khí tại đầu vào kênh khô của mô hình để xác định được nhiệt độ không khí của môi trường

Đặt cảm biến đo nhiệt độ không khí tại đầu ra kênh khô của mô hình để xác định nhiệt độ của không khí sau khi đi qua mô hình làm mát, từ đó khảo sát khả năng làm mát của mô hình ứng khi nhiệt độ môi trường thay đổi theo thời gian

Ngoài ra đặt cảm biến đo nhiệt độ không khí, nhiệt độ bức xạ ở giữa phòng ,để khảo sát

sự khác biệt nhiệt độ tại các vị trí trong phòng, nhiệt độ bình quân trên diện tích của các bề mặt ngăn che trong phòng và các thiết bị cấp nhiệt

- Vị trí đặt cảm biến đo độ ẩm không khí

Đặt cảm biến đo độ ẩm không khí tại đầu vào của mô hình để xác định được độ ẩm không khí của môi trường

Đặt cảm biến đo độ ẩm không khí tại đầu ra của mô hình để xác định độ ẩm của không khí sau khi đi qua mô hình làm mát, từ đó khảo sát khả năng làm mát của mô hình khi nhiệt độ môi trường thay đổi theo thời gian

- Vị trí đặt cảm biến đo vận tốc không khí

Cảm biến đo vận tốc không khí được đặt giữa phòng để đo vận tốc, từ đó xác định được lưu lượng khí trong phòng

2.2.1 Áp dụng trên mô hình nhà cấp 4

Mô hình thí nghiệm được tích hợp lên mô hình nhà cấp 4 có thể tích 2m X 2m X 3m = 12m3 (Phụ lục 1), sử dụng thiết bị Pace Scientific XR5-SE với các cảm biến đo nhiệt độ khí (đo các giá trị nhiệt độ đầu vào (Tvào), nhiệt độ đầu ra (Tra), nhiệt độ giữa phòng (Tgiữa phòng) )

và cảm biến độ ẩm khí (đo các giá trị độ ẩm tương đối đầu vào (RHvào), độ ẩm tương đối đầu

ra (RHra) và độ ẩm tương đối giữa phòng (RHgiữa phòng) ) ở nhiều vị trí khác nhau để đánh giá hiệu quả làm mát của mô hình Khi thực nghiệm cửa sổ của nhà cấp 4 được mở để thông gió

tự nhiên với không khí môi trường

2.2.2 Áp dụng trên nhà cấp 4 (Phòng thí nghiệm Cơ Lưu Chất)

Mô hình thí nghiệm được tích hợp lên nhà cấp 4 có thể tích 5.03m X 4.24m X 3m = 64

m3 (Phụ lục 2), khi áp dụng mô hình trên nhà cấp 4, chúng tôi sử dụng thiết bị Pace Scientific XR5-SE và Testo 435 với các cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc khí để đánh giá hiệu quả làm mát của mô hình Sơ đồ bố trí các cảm biến vả tích hợp mô hình làm mát lên nhà cấp 4 như hình 2.6 và hình 2.7

Hình 2.6 - Sơ đồ nguyên ỉý PTN Cơ hcu Chắt rích hợp mô hình làm mát và gắn cảm biến

tại các vị trí 1, 2, 3

Hình 2.7 -Mô hình thực gắn hệ thống làm mát và cảm biển

2.3 KỊCH BẢN THÍ NGHIỆM

Chúng tôi tiến hành thí nghiệm theo qui trình sau:

Áp dụng cho mô hình nhà cấp 4

Khảo sảt hiệu quả của mô hình làm mảt theo thời gian, nhiệt độ và độ ẩm đầu vào cho

ba trường hợp: không cỏ giải pháp làm mát, có giải pháp làm mát (không sử dụng quạt công nghiệp) và có giải pháp làm mát (sử dụng quạt công nghiệp)

Khảo sát hiệu quả của mô hình làm mát sử dụng quạt công nghiệp khỉ thay đổi lưu lượng khí cấp

Tối ưu hóa hệ thống (giải pháp hoàn chỉnh)

Áp dụng cho nhà cấp 4 (Phòng thí nghiêm Cư Lưu Chất)

Khảo sát hiệu quả của mô hình làm mát theo thời gian, nhiệt độ và độ ẩm đầu vào cho hai trường hợp: có giải pháp làm mát (sử dụng quạt công nghiệp thổi vào kênh ướt) và không

có giải pháp làm mát

Phân tích, đánh giá hiệu quả làm mát

Hình 2.8 - Qui trình thỉ nghiệm

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Trong chương này, chúng tôi trình bày kết quả theo kịch bản thí nghiệm đã đặt ra ở mục 2.3 Khi thực nghiệm trên mô hình nhà cấp 4, kết quả cho thấy trường hợp có giải pháp làm mát (không có quạt công nghiệp) hiệu quả hơn so với trường hợp không có giải pháp, nhưng khi so sánh với trường hợp có giải pháp làm mát (có quạt công nghiệp) lại cho hiệu quả thấp hơn Sau khi đánh giá được hiệu quả làm mát của trường hợp có giải pháp làm mát (có quạt công nghiệp), chúng tôi đã tiến hành khảo sát hiệu quả làm mát của mô hình bằng cách tăng lưu lượng khí cấp vào Kết quả thí nghiệm cho thấy việc tăng lưu lượng khí cấp vào không ảnh hưởng nhiều tới hiệu quả làm mát của mô hình Vì vậy, từ kết quả thực nghiêm trên mô hình nhà cấp 4, chúng tôi đã tối ưu hóa mô hình làm mát để áp dụng cho nhà cấp 4 (PTN Cơ Lưu Chất) Kết quả thực nghiệm trên nhà cấp 4 cho thấy hiệu quả làm mát rõ rệt khi áp dụng giải pháp làm mát so với khi không có giải pháp làm mát Mặt khác không khí qua mô hình làm mát đạt mức tiện nghi nhiệt khá tốt

Đe đánh giá, so sánh được hiệu quả làm mát của mô hình trong các trường hợp theo kịch bản thí nghiệm, chúng tôi đã thông kê số liệu các giá trị nhiệt độ, độ ẩm tương đối theo ngày và khảo sát sự thay đổi của nhiệt độ đầu ra (Tra), độ ẩm tương đối đầu ra (RHra) theo nhiệt độ đầu vào (nhiệt độ môi trường - Tvào) và độ ẩm tương đối đầu vào (độ ẩm môi trường - RHvào) cụ thể như sau:

3.1 Thực nghiệm trên mô hình nhà cấp 4

3.1.1 Ví dụ về số liệu đo trong 1 ngày

Tất cả các trường hợp theo kịch bản thí nghiệm được thực nghiệm trong nhiều ngày (phụ lục 3) Ỏ phần này, chúng tôi chỉ chọn ra số liệu tiêu biểu trong một ngày để thể hiện Các thông

số được khảo sát là nhiệt độ đầu vào (Tvào), nhiệt độ đầu ra (Tra), nhiệt độ giữa phòng (Tgiữa phòng), độ ẩm tương đối đầu vào (RHvào), độ ẩm tương đối đầu ra (RHra) và độ ẩm tương đối giữa phòng (RHgiữaphòng) Kết quả ở hai trường hợp: không có giải pháp làm mát và có giải pháp làm mát (không có quạt công nghiệp) cho thấy trong khoảng thời gian 9h00 ~ 17h, có điều kiện thời tiết bất lợi nhất (nắng nhiều), hiệu quả làm mát trường hợp có giải pháp làm mát (không

có quạt công nghiệp) cao hơn rất nhiều so với trường hợp không có giải pháp làm mát Cụ thể thời

gian từ 9h00~13h Tvào tăng dần và giảm dần sau khoảng thời gian trên, khỉ đố chênh lệch nhiệt

độ vào thời điểm bất lợi nhất giữa Tra và Tgiũa phòng với Tvào trong trường hợp không có giải pháp chỉ 1°C-2°C (hình 3.1), trong khi đó trường hợp có giải pháp làm mát chênh lệch Tra và Tgiữa phòng với Tvào đạt 4°C-5°C (hình 3.2)

Mặt khác, RHra và RHgiữa phòng trường hợp có giải pháp làm mát được giữ ổn định hom

trong khoảng 50% - 70% khi RHvào thay đổi, so với trường hợp không có giải phảp làm mát RHra và RHgiữa phòng thay đổi tuyến tính theo RHvào

SOụộ 75.0

IMũO

95.0 M],ũ 15.Ũ MJ.0 T5.0 7(1.0 2 65.0 ZJ Ễ4J.O 55.0 5(1.0 45.0 1(1.0 35.0

Hình 3.2 - Đồ thị T và RH theo thời gian trường hợp có giải phấp ỉàm mát (không sử

dụng quạt công nghiệp) ngày 6/4/2016

Sau khỉ đánh giá được hiệu quả làm mát của mô hình, chúng tôi tiến hành hiệu chỉnh bằng cách cho quạt công nghiệp cỏ công suất 100W (theo nhà sản xuất) thổi vào kênh ướt (lớp vải bọc ổng dẫn khí được thấm nước) đề cố thể tăng khả năng làm mát của mô hình Kết quả thí nghiệm cho thấy trường hợp mô hình làm mát sử dụng quạt công nghiệp hiệu quả hơn mô hình

Ttbờĩ gian Ọi)

I1ỈI4

Ullí.l) 95.0 90.ữ x5.il

»0,0 75.0 70.0- £

NI, II 55.0 50.0

«0 441.11 15.11

Hình 3.4 -

Đồ thị T và

RH theo thời gian trường hợp cố giải pháp làm mát (sử dụng quạt

công nghiệp) ngày 14/4/2016

3.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm đầu vào đến hiệu quả làm mát

Trong phần này, chúng tôi cũng chọn khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm đầu

vào đến hiệu quả làm mát của mô hình theo các trường hợp không cố giải pháp, cỏ giải pháp

(không sử dụng quạt công nghiệp), cỏ gỉảỉ pháp (sử dụng quạt công nghiệp) và trường hợp tăng

lưu lượng khí đầu vào trong nhiều ngày, số liệu từng ngày cụ thể thể hiện trong phụ lục 3

Hình 3.5 thể hiện ảnh hường của Tvào đến Tra ờ ba trường hợp: không có giải pháp, cỏ

giải pháp (không sử dụng quạt công nghiệp), có gỉảỉ pháp (sử dụng quạt công nghiệp), trong

khoảng nhiệt độ đầu vào khảo sát từ 29°c đến 41°c, cho thấy Tra tỉ lệ thuận và thay đổi tuyến

tính với Tvào Kết quả cũng cho thấy trường hợp cố giải pháp (sử dụng quạt công nghiệp) cho

độ giảm nhiệt độ lớn hơn hai trường hợp còn lại

29-0 31.0 33.0 35.0 37.0 39.0 41.0

TatoC’C)

Hình 3.5 - Đồ thị Tra theo Tvào trường hợp không có giải pháp, có giải pháp (không sử

dụng quạt công nghiệp) và có giải pháp (sử dụng quạt công nghiệp)

Hình 3.6 thể hiện mối quan hệ giữa RHvào theo Tra ở ba trường hợp như trên, trong khoảng nhiệt độ đầu vào khảo sát từ 29°c đến 41°c, cho thấy RHra tỉ lệ nghịch và thay đổi tuyến tính với Tvào Kết quả cũng cho thấy trường hợp có giải pháp (sử dụng quạt công nghiệp) cho

độ tăng độ ẩm lớn hơn hai trường hợp còn lại, cụ thể khi Tvào = 31 °C thì độ ẩm tương đối đầu vào đạt gần 80%, trong khi đỏ trường hợp không có giải pháp và có giải pháp (không sử dụng quạt công nghiệp) lần lượt đạt: 60%, 65%

Hình 3.6 - Đồ thị RHra theo Tvàữ trường hợp không cỏ giải phảp, cổ giải pháp (không sử

đụng quạt công nghiệp) và cỏ giải phảp (sử đụng quạt công nghiệp)

Hình 3.7 và Hình 3.8 cho thấy hiệu quả làm mát của mô hình trong ba trường hợp Kết quả cho thấy Tra tỉ lệ nghịch với RHra và thay đổi tuyến tính với RHvào ở trường hợp cỏ giải pháp (sử dụng quạt công nghiệp) cao hơn hai trường hợp: không cố giải pháp và có giải pháp (không sử dụng quạt công nghiệp) Điều đố cho thấy mô hình đạt hiệu quả làm mát tốt khỉ cố quạt công nghiệp

11 pliãn